اولترافیلتراسیون آب چیست؟

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-02 13:53

یک راه موثر برای تصفیه آب این است که آن را از طریق غشاهای نیمه تراوا وارد کنید. فرآیندهای فیلتراسیون بر اساس اندازه ذراتی که قرار است جدا شوند طبقه بندی می شوند:

• میکروفیلتراسیون از طریق غشاهایی با اندازه منافذ از 0.05 تا 10 میکرون؛
• اولترافیلتراسیون - منافذ از 0.001 میکرومتر تا 0.05 میکرومتر؛
• اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون - منافذ 1 نانومتر و کمتر.

اولترافیلتراسیون آب برای حذف میکروارگانیسم ها و ادخال های ماکروسکوپی از آن طراحی شده است که از منافذ غشاء عبور نمی کنند.

مکانیسم سنتی فیلترهای پس‌پر بر اساس تمیز کردن گرانشی است. اولترافیلتراسیون شبیه غربال کردن از طریق یک الک متخلخل است که در آن تمام ذرات با قطر بزرگتر از هم جدا می شوند.

انواع غشاء

عناصر فیلتر صفحات یا الیاف مسطح با مویرگ ها هستند. از طریق اولی، عمدتاً اولترافیلتراسیون فاضلاب انجام می شود و دومی برای در نظر گرفته شده استتصفیه آب.

الیاف عمدتاً تک کاناله با قطر داخلی حدود 0.8 میلی متر ساخته می شوند. آنها تحت فشار مکرر قرار می گیرند و می توانند با شستشوی معکوس از بین بروند. فیبرهای چند کاناله حاوی مویرگ های متعدد هستند و به طور قابل توجهی قوی تر هستند.

ممبران ها از پلیمرهایی مانند پلی استر سولفون ساخته می شوند. پارامترهای آن را می توان با افزودن مواد مصنوعی دیگر تغییر داد. محدوده pH گسترده مایعات در حال پردازش، تمیز کردن موثر عناصر فیلتر را ممکن می سازد.

غشاهای پلیمری باید به طور دوره ای ضدعفونی شوند، زیرا میکروب ها دوست دارند مواد آلی را بخورند و روی آن کلونی تشکیل دهند.

غشای سرامیکی با ماندگاری طولانی که به خوبی با مواد شوینده شسته می شود. قیمت آن بالاتر است، اما عمر مفید آن به 10 سال می رسد.

روش های فیلتراسیون

سیستم آب اولترافیلتراسیون متشکل از ماژول هایی است که با الیاف متخلخل توخالی پر شده اند. مایع اولیه وارد مویرگ ها می شود و پس از آن فیلتراسیون از طریق دیواره های جانبی انجام می شود. خوراک معکوس نیز امکان پذیر است.

فلاشینگ توسط فیلتر با منبع تغذیه آن در جهت مخالف انجام می شود. توزیع یکنواخت مایع در خارج از الیاف، حذف رسوبات از مویرگ ها را تضمین می کند. در اینجا مهم است که حالت شستشوی مناسب را انتخاب کنید تا لایه آلودگی راحت تر حذف شود.

فیلترها در دو حالت کار می کنند که یکی از آنها فشار است: آب تحت فشار به بدنه دستگاه می رسد.روش غوطه وری با استفاده از غشاهایی که در یک ظرف باز پایین می آیند انجام می شود. یک خلاء در سمت خروجی ایجاد می شود و مایع از طریق مواد فیلتر مکیده می شود.

ماژول ها به صورت عمودی مرتب شده اند. آب از یک طرف وارد آنها می شود و از طرف دیگر خارج می شود. تعداد ماژول ها در یک فیلتر معمولاً از دو واحد تجاوز نمی کند. به همین دلیل به واشرهای کمتری نیاز است که احتمال نشتی را کاهش می دهد. ماژول های عمودی برای نگهداری و آزمایش راحت هستند. نصب و حذف آنها آسان است.

حالت‌های فیلتر

هنگامی که اولترافیلتراسیون آب انجام می شود، فیلترها می توانند در حالت بن بست و مماس کار کنند. در حالت اول، تمام آب عرضه شده تصفیه می شود. رسوبات از غشاء به طور دوره ای در طول فرآیند شستشو یا با جریان تخلیه حذف می شوند. غشاء به سرعت خراب می شود و افت فشار روی آن باید کم نگه داشته شود که باعث کاهش عملکرد دستگاه می شود. این روش برای تصفیه آب با غلظت کم سوسپانسیون استفاده می شود.

در حالت مماسی، محیط فیلتر شده در امتداد سطح غشا به گردش در می آید و رسوبات کمی روی آن ایجاد می شود. تلاطم جریان در کانال تامین، تصفیه آب با غلظت بالایی از مواد معلق را ممکن می سازد. از معایب این روش می توان به افزایش هزینه انرژی برای ایجاد دبی بالا و نیاز به نصب خطوط لوله اضافی اشاره کرد.

پارامترهای اولترافیلتراسیون

پارامترهای اصلی اولترافیلتراسیون عبارتند از:

1. انتخابی - نسبت غلظت ناخالصی درآب آلوده (C_in.) و در فیلتر (C_out.): R=(1 - C_{out./ С}in._{) ∙ 100%. برای فرآیند اولترافیلتراسیون، بزرگ است، که به شما امکان می دهد کوچکترین ذرات، از جمله باکتری ها و ویروس ها را به دام بیندازید.}
2. مصرف فیلتر - مقدار آب تصفیه شده در واحد زمان.
3. مصرف خاص فیلتر - مقدار محصول عبوری از 1 متر2 از ناحیه غشاء. به ویژگی های عنصر فیلتر و خلوص آب منبع بستگی دارد.
4. افت فشار غشاء - تفاوت فشار در سمت عرضه و سمت فیلتر.
5. نفوذپذیری نسبت بین سرعت جریان ویژه فیلتر و افت فشار در سراسر غشا است.
6. راندمان هیدرولیک - نسبت بین سرعت جریان فیلتر و آب منبع عرضه شده.

اولترافیلتراسیون برای ضدعفونی آب

روش‌های سنتی برای حذف میکروارگانیسم‌ها شامل فناوری‌هایی با استفاده از معرف‌ها است. اولترافیلتراسیون آب شامل جداسازی فیزیکی میکروارگانیسم ها و کلوئیدها از آن به دلیل اندازه کوچک منافذ غشایی است. مزیت این روش حذف اجساد میکروارگانیسم ها، جلبک ها، مواد آلی و ذرات مکانیکی است. ضمناً نیازی به تصفیه آب خاصی نیست که در سایر موارد اجباری است. تنها کاری که باید انجام دهید این است که آن را از طریق یک فیلتر مکانیکی 30 میکرونی عبور دهید.

هنگام خرید فیلترها، باید اندازه منافذ غشاها را تعیین کنید. برای حذف کامل ویروس ها، قطر سوراخ باید در سطح 0.005 میکرومتر باشد. برای اندازه های بزرگ منافذ، عملکرد ضد عفونیاجرا نخواهد شد.

علاوه بر این، فناوری اولترافیلتراسیون شفاف سازی آب را فراهم می کند. همه مواد جامد معلق به طور کامل حذف می شوند.

نصب آب اولترافیلتراسیون شامل دستگاه هایی است که به صورت موازی به هم متصل شده اند که عملکرد لازم فرآیند و امکان تعویض آنها را در حین کار فراهم می کند.

تصفیه آب قبل از فیلترهای تبادل یونی

رزین در حفظ ذرات کلوئیدی 0.1-1.0 میکرومتر مؤثر است، اما آنها به سرعت گرانول ها را مسدود می کنند. فلاشینگ و بازسازی در اینجا کمک چندانی نمی کند. حذف ذرات SiO_{2، که به ویژه در چاه ها و آب رودخانه ها فراوان هستند، به ویژه دشوار است. پس از گرفتگی، رزین شروع به رشد میکروارگانیسم ها در مکان هایی می کند که با محلول های تمیز کننده شسته نشده اند.}

مبدل‌های یونینیز به طور فعال با روغن‌های امولسیون‌شده مسدود شده‌اند که نمی‌توان آنها را جدا کرد. گرفتگی آنقدر شدید است که تعویض فیلتر آسانتر از جدا کردن روغن از آن است.

گرانول های فیلتر کننده رزین ها به طور فعال با ترکیبات مولکولی بالا مسدود می شوند. کربن فعال آنها را به خوبی حذف می کند، اما عمر مفید آن کوتاه است.

رزین های تبادل یونی همراه با اولترافیلتراسیون برای حذف بیش از 95 درصد کلوئیدها موثر هستند.

تصفیه آب - اولترافیلتراسیون قبل از اسمز معکوس

هزینه های عملیاتی با نصب گام به گام فیلترها با کاهش پی در پی در اندازه ذرات باقی مانده کاهش می یابد. اگر قبل از ماژول اولترافیلتراسیون یک تمیز کننده درشت تر نصب شود، کارایی سیستم های اسمز معکوس را افزایش می دهد.اگر انعقاد آلاینده ها در مرحله اولیه انجام شود، لخته های آنیونی و غیریونی حساس هستند.

مواد آلی مولکولی بزرگ به سرعت منافذ غشاهای اسمز معکوس را می بندد. آنها به سرعت با میکروارگانیسم ها رشد می کنند. پیش فیلتر کردن آب همه مشکلات را حل می کند و در صورت استفاده با اسمز معکوس مقرون به صرفه است.

تصفیه فاضلاب

تصفیه فاضلاب اولترافیلتراسیون استفاده مجدد از آن را در صنعت امکان پذیر می کند. آنها برای استفاده در مهندسی مناسب هستند و بار فنی روی آب های آزاد برای اهداف آشامیدنی کاهش می یابد.

تکنولوژی غشایی برای تصفیه فاضلاب تولید گالوانیکی و نساجی، در صنایع غذایی، سیستم‌های حذف آهن، هنگام حذف اوره، الکترولیت‌ها، ترکیبات فلزات سنگین، فرآورده‌های نفتی و غیره از محلول‌ها استفاده می‌شود. این کارایی درمان و فناوری را ساده می کند.

با ناخالصی های با وزن مولکولی کم، اولترافیلتراسیون می تواند کنسانتره محصول خالص تولید کند.

مشکل جداسازی روغن های امولسیون شده از آب بسیار مهم است. مزیت فناوری غشاء، سادگی فرآیند، مصرف کم انرژی و عدم نیاز به مواد شیمیایی است.

تصفیه آب سطحی

بارش و فیلتراسیون قبلاً راههای مؤثری برای تصفیه آب بوده است. ناخالصی های منشاء طبیعی در اینجا به طور موثر حذف می شوند، اما اکنون آلاینده های تکنولوژیکی ظاهر شده اند که برای حذف آنهاروش های دیگر تمیز کردن مورد نیاز است. به خصوص بسیاری از مشکلات توسط کلرزنی اولیه آب ایجاد می شود که ترکیبات کلر آلی را تشکیل می دهد. استفاده از مراحل تصفیه اضافی با کربن فعال و ازن زنی هزینه آب را افزایش می دهد.

اولترافیلتراسیون به شما امکان می دهد آب آشامیدنی را مستقیماً از منابع سطحی دریافت کنید: جلبک ها، میکروارگانیسم ها، ذرات معلق و سایر ترکیبات از آن حذف می شوند. این روش با انعقاد اولیه موثر است. در عین حال، ته نشینی طولانی لازم نیست، زیرا تشکیل تکه های بزرگ ضروری نیست.

نصب اولترافیلتراسیون آب (عکس زیر) به شما این امکان را می دهد که بدون استفاده از تجهیزات و معرف های پیچیده به کیفیت خوب آب تصفیه شده دست پیدا کنید.

استفاده از روش های انعقاد در حال بی اثر شدن است زیرا بسیاری از ترکیبات آلی موجود در آب با روش سنتی اکسیداسیون پرمنگنات پتاسیم شناسایی نمی شوند. علاوه بر این، محتوای آلی به طور گسترده ای متفاوت است و انتخاب غلظت مورد نیاز معرف ها را دشوار می کند.

نتیجه گیری

اولترافیلتراسیون آب از طریق غشاء به شما امکان می دهد با حداقل مصرف معرف به خلوص مورد نیاز آن دست یابید. پساب پس از تصفیه می تواند برای مصارف صنعتی استفاده شود.

اولترافیلتراسیون همیشه موثر نیست. این روش اجازه حذف برخی از مواد، به عنوان مثال، ترکیبات کلر آلی و برخی از اسیدهای هیومیک را نمی دهد. در چنین مواردی، تمیز کردن چند مرحله ای اعمال می شود.